ITMI970022A1

ITMI970022A1 - Frizione di limitazione di coppia con accoppiamento di forma con forza di bloccaggio interna di tipo magnetico

Info

Publication number: ITMI970022A1
Application number: IT97MI000022A
Authority: IT
Inventors: Norbert Vogl
Original assignee: Mayr Christian Gmbh & Co Kg
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1997-01-09
Publication date: 1998-07-09
Also published as: IT1289871B1; DE19600545A1; FR2743400A1; FR2743400B1; DE19600545B4

Description

Descrizione

L'invenzione si riferisce a una frizione di limitazione di coppia con accoppiamento di forma con le caratteristiche del preambolo della rivendicazione 1.

Nella tecnica dell'azionamento sono fino ad ora note delle frizioni di limitazione di coppia operanti con accoppiamento di forma, per attrito o di forza per assicurare la trasmissione di movimenti rotatori, le quali al raggiungimento di una coppia torcente predeterminata interrompono il flusso nella trasmissione .

In particolare nel campo delle frizioni limitatrici di coppia con accoppiamento di forma si possono creare in modo sistematico i seguenti sottogruppi:

- frizioni azionate con o senza apporto energetico esterno ,

- frizioni a innesto o a distacco,

tipo di generazione della forza ausiliaria necessaria per la trasmissione di coppia,

- tipo di generazione della forza richiesta per lo sbloccaggio,

- tipo di generazione della forza richiesta per il reinnesto .

In particolare per i casi di applicazione, in cui nell'area circostante la frizione non sono disponibili ne l'energia esterna ne il sistema di rilevazione adatto per il monitoraggio di un possibile disinnesto della frizione a limitazione di coppia, occorre che la frizione presenti nel caso ideale le seguenti caratteristiche di funzionamento:

- si deve trattare di una frizione che funzioni senza apporto esterno di energia o di interventi manuali ,

. si deve trattare di una frizione a innesto libero, la quale permette dei lunghi periodi di disinnesto per via della mancanza di un riconoscimento della condizione di sovraccarico,

- si deve trattare di una frizione che si reinnesta e ritorna nella condizione di attivazione solamente mediante una riduzione del numero di giri relativo tra le due meta' della frizione tra il lato di ingresso e quello di uscita.

Il compito dell'invenzione consiste quindi nel realizzare una frizione limitatrice di coppia la quale permetta senza interventi esterni di ottenere dei lunghi periodi di arresto e venga reinnestata solamente a seguito di una riduzione del numero di giri relativo.

Questo compito viene risolto secondo l'invenzione dalla parte caratterizzante della rivendicazione 1.

Con l'invenzione si ottengono i seguenti vantaggi: la frizione limitatrice di coppia può' funzionare senza apporto esterno di energia e/o senza un sistema di sensori. La frizione si adatta per via del funzionamento specifico e della coppia torcente residua bassa a elevati numeri di giri relativi e lunghi periodi di arresto. Dopo l'attivazione al raggiungimento della coppia torcente predeterminata (disaccoppiamento) essa può' venire nuovamente innestata esclusivamente a seguito di una riduzione del numero di giri relativo tra il lato di ingresso e quello di uscita, ritornando quindi nella condizione operativa .

Ulteriori particolari dell'invenzione si ricavano dalle sottorivendicazioni.

L'invenzione prevede una frizione limitatrice di coppia operante con accoppiamento di forma con sbloccaggio e reinnesto automatico mediante riduzione del numero di giri relativo tra il lato di ingresso e di uscita, in cui la forza di bloccaggio interna alla frizione richiesta per la trasmissione di coppia torcente tra la meta' della frizione azionante e la meta' azionata viene ottenuta solamente mediante dei magneti agenti in direzione assiale, preferibilmente dei magneti permanenti o mediante combinazione degli stessi con un meccanismo a molla. Nella condizione di innesto della frizione, ovvero quando le due meta' della frizione non ruotano relativamente una rispetto all'altra, si sfrutta l'attrazione tra i diversi poli magnetici rispettivamente l'attrazione tra i poli magnetici e delle parti in materiale ferromagnetico. Dopo lo sbloccaggio, quindi dopo il superamento della forza di bloccaggio magnetica agente assialmente tra le due meta' della frizione e l'inizio della rotazione reciproca delle stesse,,la separazione assiale tra il lato di azionamento e quello azionato viene mantenuta dalla repulsione tra i poli magnetici dello stesso tipo che scorrono uno rispetto all'altro lungo la circonferenza. Dato che nella condizione di sbloccaggio della frizione viene previsto nel continuo alternarsi tra attrazione e repulsione nella zona dei magneti un leggero squilibrio in favore della repulsione, l'elemento di innesto non può' seguire per via della sua inerzia ad elevato numero di giri relativo tra lato di azionamento e lato azionato (ovvero tra le due meta' della frizione) la rapida variazione tra attrazione e repulsione, e permane quindi nella condizione di disinnesto, fino a che il numero di giri relativo tra lato di azionamento e lato azionato (ovvero tra le due meta' della frizione) non scende in misura tale da permettere al movimento assiale dell'elemento di innesto di seguire l'andamento delle forze nel sistema magnetico e quindi di innestare nuovamente la frizione.

Il DE-OS 2932661 mostra una frizione limitatrice di coppia con due meta' della frizione traslabili e ruotabili una rispetto all'altra sotto forma di un vaso, laddove nel lato frontale della parete periferica di uno dei vasi sono disposti degli elementi trascinatori fissi come corpi di trasmissione di coppia e sul lato frontale della parete periferica dell'altro vaso delle corrispondenti cavita', nelle quali si innestano gli elementi di trascinamento. Nel fondo di uno dei vasi e' disposto un elemento anulare ferromagnetico di chiusura posteriore e quattro magneti permanenti a forma di segmento di anello circolare, laddove i segmenti sono a contatto sui loro bordi laterali. L'altra meta' a forma di vaso della frizione e' anche essa ferromagnetica.

Dal DE-OS 37 43 138 e' nota una frizione limitatrice di coppia elettromagnetica senza anello collettore, la quale presenta dei corpi di trasmissione di coppia torcente. Un indotto discoidale che può' venire attratto da un elettromagnete e' collegato a un elemento di innesto.

Secondo il DE-OS in una frizione limitatrice di coppia meccanica senza giochi un indotto discoidale può' venire attratto o da un magnete permanente o da un elettromagnete. Nel caso di utilizzo di un magnete permanente, e' possibile disporre nelle sue vicinanze un elettromagnete, il quale viene magnetizzato in senso opposto al magnete permanente per ottenere il reinnesto della frizione.

Il US-PS 35 59 784 descrive una frizione limitatrice di coppia, con sfere come corpi di trasmissione di coppia,i quali si innestano in cavita' di un indotto discoidale il quale può' venire attratto da una bobina elettromagnetica.

Il corpo magnetico secondo il DE-AS 1233 673 per una frizione o freno a dischi d'attrito azionato magneticamente presenta un magnete permanente per l'inserimento e un elettromagnete per l'estrazione, il quale agisce contro il magnete permanente. I magneti permanenti sono disposti su un cerchio concentrico e presentano la forma di corpi quadrati o anulari e sono inclusi in resina sintetica.

La frizione secondo il FR-PS 14 87 492 opera con trasmissione della coppia torcente esclusivamente mediante i campi magnetici generati dai magneti permanenti. A questo scopo sono previsti a una distanza assiale notevole due dischi frizione piatti coassiali, nelle cui superfici frontali tra loro contrapposte sono inseriti dei magneti permanenti, i quali sono disposti su dei cerchi contrapposti di uguale diametro e presentano polarità' alternata. I magneti permanenti presentano una forma cilindrica, semicilindrica, cubica o a forma di parallelepipedo. I magneti permanenti possono essere disposti su due cerchi concentrici.

Nella seguente descrizione sono descritti per mezzo dei disegni degli esempi di realizzazione dell'invenzione .

In particolare:

la fig. 1 mostra un primo esempio di realizzazione in sezione longitudinale, sopra nella posizione di innesto, sotto nella posizione di disinnesto,

la fig. 1A mostra una sezione lungo la linea A-A della fig. 1,

la fig. 1B mostra una sezione lungo la linea B-B della fig. 1,

le fig. 2, 2A e 2B mostrano un secondo esempio di realizzazione nella rappresentazione delle fig. 1 fino a 1B,

le fig. 3, 3A, e 3B mostrano un terzo esempio di realizzazione nella rappresentazione delle fig. 1 fino a 1B e 2 fino a 2B.

La frizione secondo il primo esempio di realizzazione e' composta prima di tutto come usuale da due meta', ovvero il mozzo 3 e la flangia di pressione 7, le cui superfici frontali piane contrapposte tra loro presentano tra dì loro una luce L preferibilmente regolabile. Per permettere la trasmissione di coppia torcente sono previsti in una flangia del mozzo 3 su un cerchio dei fori assiali 4, nei quali si trovano dei corpi di trasmissione di coppia spostabili in direzione assiale, in questo caso delle sfere 5. Questi corpi si impegnano nella condizione di innesto in cavita' preferibilmente cuneiformi 6 nella flangiadi pressione 7. Nell'elemento di innesto 8 sono previste delle spine filettate 9, per mezzo delle quali le sfere 5 vengono premute contro le cavita' 6 e per mezzo delle quali e' possibile e' possibile regolare la luce L. Per ottenere la forza di bloccaggio interna alla frizione sono inclusi preferibilmente in numero uguale su entrambi i lati nelle superfici frontali delle parti 3, 7 della frizione dei magneti permanenti 1. Questi sono disposti su cerchi di uguale diametro e con la stessa polarità'.

Nella condizione di innesto occorre che la forza di attrazione dei magneti permanenti 1 assialmente contrapposti e le superfici in materiale magnetico 2 delle due parti della frizione siano coordinate tra loro che si verifichi una sufficiente attrazione per mantenere i corpi di trasmissione di coppia disposti nel flusso di forza (lungo la freccia X-Y a tratto e punto) attraverso la frizione fino a una coppia torcente limite predeterminata nella loro posizione di trasmissione di coppia torcente.

In presenza di un sovraccarico si verifica una rotazione relativa tra il mozzo 3 e la flangia di pressione 7, ovvero le sfere 5 vengono sollevate e spinte contro la forza di bloccaggio magnetica interna alla frizione dalle rispettive cavita' 6 , le due parti 3, 7 della frizione vengono disinnestate. Ciò' provoca un aumento della luce L sull'elemento di innesto 8. Per via della rotazione relativa tra le due parti 3, 7 della frizione i magneti permanenti 1 di uguale polarità' o i magneti permanenti 1 di polarità' opposta e il materiale magnetico 2 si trovano alternativamente contrapposti. Si forma quindi tra il mozzo 3 e la flangia di pressione 7 alternativamente una attrazione e una repulsione. Mediante un dimensionamento adeguato delle superfici dei magneti permanenti 1 rispettivamente degli stessi e delle superfici del materiale magnetico 2 si ottiene che la forza media risulti leggermente negativa, ovvero repulsiva e quindi la frizione permane in una condizione di disinnesto. Dato che l'elemento di innesto 8 per via della sua inerzia non e' in grado di seguire la rapida successione di forze di attrazione e di repulsione, esso rimane a un numero di giri relativo sufficientemente elevato tra le due parti di frizione nella condizione di disinnesto, ovvero "disinnestata". L'elemento di innesto 8 poggia posteriormente contro un anello elastico 10, il quale limita il suo movimento.

In caso di una sufficiente riduzione del numero di giri relativo tra mozzo 3 e flangia di pressione 7 l'eleménto di innesto mobile assialmente 8 può' infine seguire l'andamento delle forze di attrazione e repulsione agenti assialmente, il che vuole dire che al di sotto di un numero di giri relativo determinato tra le due parti della frizione, la stessa si innesta nuovamente, nel senso che le sfere 5 si inseriscono, seguendo la forza di bloccaggio interna alla frizione e generata magneticamente, nelle corrispondenti cavita' 6, cosi che si ripristina la trasmissione di coppia torcente nel senso della freccia X-Y.

Nella descrizione del secondo esempio di realizzazione secondo le fig. 2 fino a 2B gli elementi corrispondenti a quelli del primo esempio sono indicati in massima parte con delle cifre maggiorate di 10.

A differenza del primo esempio di realizzazione, i magneti permanenti 11 e 12 sono disposti in questo caso sempre in modo alternato con il polo nord e sud diretto in avanti verso la parte di frizione contrapposta, in particolare su un anello circolare, cosi che i singoli magneti permanenti 11, 12 presentano la forma di segmenti di anello circolare, i quali sono uniti uno all'altro praticamente senza soluzione di continuità'. La larghezza dei magneti permanenti 11 con il polo nord diretto in avanti e' in questo caso maggiore della larghezza degli altri magneti permanenti 12 il cui polo sud e'diretto in avanti. In questo modo si ottiene che nel caso di contrapposizione di poli magnetici di uguale polarità' si raggiunge una forza repulsiva di valore maggiore rispetto alla forza repulsiva nel caso di contrapposizione tra poli magnetici diversi.

L'elemento d'innesto 18 e' traslabile assialmente sul mozzo 13 per mezzo di una dentatura 111. Una molla 115, preferibilmente una molla a tazza, supporta il dispositivo magnetico in caso di arresto dell'elemento di innesto 18 nella posizione di innesto.

Anche in questo caso e' possibile con un adeguato dimensionamento dei magneti permanenti 11, 12 e eventualmente della molla 115, ottenere una forza di attrazione sufficiente nella condizione di innesto, cosi come una forza di.repulsione sufficiente che mantenga la frizione nella condizione di disinnesto.

Il funzionamento di questa frizione e',per il resto uguale a quello del primo esempio di realizzazione.

Nella descrizione del terzo esempio di realizzazione della fig. 3 fino a 3B le cifre di riferimento di componenti tra loro corrispondenti sono in maggior parte corrispondenti a quelle del primo esempio di realizzazione ma maggiorate di 20.

Questo esempio di realizzazione corrisponde per il resto al secondo esempio, con le seguenti differenze:

la larghezza dei magneti permanenti 21, 22 e' uguale dato che in caso di rotazione relativa tra mozzo 23 e flangia di pressione 27, la forza di attrazione tra poli magnetici contrapposti diversi e la forza repulsiva tra poli magnetici uguali contrapposti deve essere uguale. La condizione di liberazione della frizione in caso di rotazione relativa tra mozzo 23 e flangia di pressione 27 viene mantenuta mediante delle molle, preferibilmente mediante una molla elicoidale 212.

I corpi di trasmissione coppia torcente 25 si trovano da un lato nelle cavita' in una dentatura 213 radialmente aperta del mozzo 23 e si impegnano d'altro lato in cavita' 26 contrapposte dirette diagonalmente verso l'interno della flangia di pressione 27, la molla 115 e' in questo caso eliminata, mentre al suo posto e' prevista una molla di pressione 212, preferibilmente una molla di pressione elicoidale, la quale preme tramite un anello elastico 216 i corpi di trasmissione di coppia 25 contro un anello di pressione 214. Questa molla di pressione 212 fa si che nella condizione di disinnesto, ovvero "liberata", aggiuntivamente i corpi di trasmissione di coppia 25 poggino sempre sull'anello di pressione 214 e non grattino contro le cavita' 26 della flangia di pressione 27, e che in caso di rotazione relativa tra mozzo 23 e flangia di pressione 27, la forza repulsiva sia leggermente.‘superiore e quindi si mantenga la condizione di disinnesto.

Elenco riferimenti

1. Magneti permanenti

2 . Materiale

3. Mozzo, meta' frizione

4 . Fori

5. Sfere, corpi di trasmissione coppia torcente 6 . Cavita'

7. Flangia di pressione, meta' frizione

8 . Elemento di innesto

9. Spine filettate

10 . Anello elastico

11 . Magnete permanente

12 . Magnete permanente

13 . Mozzo

14. Fori

15. Sfere

16. Cavita'

17. Flangia di pressione

18. Elemento di innesto

19. Spine filettate

21. Magnete permanente

22. Magnete permanente

23. Mozzo

24. Dentatura

25. Corpi di trasmissione coppia torcente 26 . Cavita'

27. Flangia di pressione

28. Elemento di innesto

110. Anello elastico

111.- Dentatura

115. Molla a tazza

210. Anello elastico

212. Molla elicoidale di pressione 213. Dentatura

214. Anello di pressione

216. Anello elastico

L luce.

Claims

Rivendicazioni 1. Frizione di limitazione di coppia con accoppiamento di forma con due parti (3, 7; 13, 17; 23, 27) di accoppiamento traslabili e ruotabili una rispetto all'altra con corpi dì trasmissione di coppia torcente (5; 15; 25) che si innestano in cavita' contrapposte (6; 16; 26), con una forza di bloccaggio interna alla frizione per i corpi di trasmissione di coppia torcente (5; 15; 25) ottenuta mediante dei magneti permanenti (1; 11, 12; 21, 22) magnetizzati parallelamente all'asse della frizione, caratterizzata da dei magneti permanènti (1; 11, 12; 21, 22) inseriti in entrambe le meta' della frizione (3, 7; 13, 17; 23,27) e diretti uno verso l'altro.
2. Frizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il numero dei magneti permanenti e' uguale in entrambe le meta' della frizione.
3. Frizione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che tutti i magneti permanenti (1, 11, 12; 21, 22) sono disposti su cerchi di uguale diametro.
4. Frizione secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzata dal fatto che i magneti permanenti (1) presentano una forma cilindrica in una sezione perpendicolare alla loro estensione longitudinale.
5. Frizione secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che tutti i magneti permanenti (1) sono inseriti nella frizione con polarità' di uguale verso.
6. Frizione secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che tra i magneti permanenti (1) e' disposto un materiale magnetico (2).
7. Frizione secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che i magneti permanenti (1) e il materiale magnetico (2) nelle superfici frontali contrapposte tra loro delle due meta' della frizione sono dimensionati e disposti in modo che nella condizione di disinnesto, fino all'abbassamento al di sotto di un numero di giri relativo predeterminato tra le due meta' della frizione (3, 7; 13, 17; 23, 27) prevale la forza repulsiva.
8. Frizione secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che su ciascun cerchio sono disposti alternativamente dei magneti permanenti (1, 11, 12; 21, 22) di polarità' diversa.
9. Frizione secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che i magneti permanenti (1, il, 12; 21, 22) sono dimensionati in modo che nella condizione di disinnesto, fino all'abbassamento al di sotto di un numero di giri relativo predeterminato tra le due meta' della frizione (3, 7; 13, 17; 23, 27) prevale la forza repulsiva.
10. Frizione secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzata dal fatto che i magneti permanenti (11, 12; 21, 22) sono disposti in un anello circolare, presentano la forma di segmenti di anello circolare e sono adiacenti uno all'altro.
11. - Frizione secondo la rivendicazione 10 caratterizzata dal fatto che i magneti permanenti (11) di una polarità' (11) presentano una larghezza maggiore rispetto a quelli dell'altra polarità' (12).
12. Frizione secondo una delle rivendicazioni 1 fino a il, caratterizzata da una forza repulsiva aggiuntiva.
13. Frizione secondo la rivendicazione 12, caratterizzata da una molla di pressione (212) agente nella direzione di repulsione.
14. Frizione secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che la molla di pressione, preferibilmente una molla di pressione elicoidale (212) preme tramite un anello di pressione (214) nella direzione di sblocco sui corpi di trasmissione di coppia (25).
15. Frizione secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 11, caratterizzata da una molla (115), che preme l'elemento di innesto (18) nella direzione di innesto, preferibilmente una molla a tazza.
16. Frizione secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 15, caratterizzata dal fatto che i corpi di trasmissione di coppia (5, 15, 25) sono delle sfere.
17. Frizione secondo la rivendicazione 16, caratterizzata dal fatto che le cavita' (6, 16) sono cuneiformi .
18 ...Frizione secondo una delle rivendicazioni 12 fino a 16, caratterizzata dal fatto che le sfere (25) poggiano posteriormente su un anello elastico (216).
19. Frizione secondo la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto che le sfere poggiano su un semicerchio in una dentatura (24) radialmente aperta di una meta' frizione (23) e si impegnano in cavita' (26) dirette diagonalmente verso l'interno di una dentatura interna a forma di mantello conico dell'altra meta' della frizione (27).
20. Frizione secondo una delle rivendicazioni 3 fino a 19, caratterizzata dal fatto che i magneti permanenti sono disposti su una pluralità' di cerchi concentrici.
21. Frizione secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 20, caratterizzata da una luce (L) tra le due meta' della frizione (3, 7; 13, 17; 23, 27).
22. Frizione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che la luce (L) e' regolabile.
23. Frizione secondo la rivendicazione 22, caratterizzata da una spina filettata (9, 19) per la regolazione della luce (L).